Metodą mikrometryczną. Polega na pomiarze za pomocą mikrometru okularowego i przedmiotowego. Przed przystąpieniem do obliczenia wyznacza się wartość mikrometryczną mikroskopu dla danego okularu i obiektywu. Mając mikrometr okularowy w okularze, a mikrometr przedmiotowy na stoliku szukamy obraz i ustawiamy obie skale mikrometrów w taki sposób aby ich punkty zerowe pokryły się. Następnie oblicza się, ile kresek mikrometru okularowego przypada na okular przedmiotowy. Zastosowany wzór pozwoli wyznaczyć wartość mikrometryczną:

Wartość mikrometryczna = a x 10 / b

a – liczba odczytanych jednostek mikrometru przedmiotowego

b– liczba odczytanych jednostek mikrometru okularowego

Wielkość rzeczywistą komórki w mm obliczamy mnożąc wartość mikrometryczną przez pomiar komórki dokonany przy użyciu mikrometru okularowego.

Materiały zapasowe roślin, substancje zapasowe – związki chemiczne gromadzone przezroślinę i zużywane na niektórych etapach rozwoju, np. w czasie formowania nasion lub w okresach niekorzystnych dla rośliny. Związki organiczne wytworzone w procesie fotosyntezy tylko w pewnym stopniu są zużywane podczas procesów metabolicznych, część z nich jest odkładana i wykorzystywana w odpowiednim momencie. W niektórych przypadkach duże ilości substancji zapasowych mogą być magazynowane w organach spichrzowych rośliny.

Do najważniejszych substancji zapasowych należą: cukry proste (monosacharydy), jak glukoza i fruktoza, wielocukry prostsze (oligosacharydy), jak sacharoza i maltoza, wielocukry właściwe (polisacharydy), jak np. skrobia, celuloza, hemicelulozy, inulina (cykoria, słonecznik bulwiasty), glikogen (u grzybów, bakterii i sinic), agar (ściany komórkowe krasnorostów) i śluzy roślinne, a także białka zapasowe (występujące np. w ziarniakach zbóż w postaci ziarn aleuronowych i w nasionach motylkowatych) oraz tłuszcze występujące w cytoplazmie komórek i specjalnych wakuolach tłuszczowych (rośliny oleiste), głównie w owocach, np. oliwki i nasionach, np.: soi, rzepaku, słonecznika zwyczajnego.

• skrobię – materiał zapasowy roślin, gromadzony w owocach, nasionach, korzeniach, liściach, bulwach, rdzeniu łodygi i kłączach; skrobia i jej pochodne są wykorzystywane w przemyśle włókienniczym, farmaceutycznym, kosmetycznym, papierniczym, tekstylnym oraz do produkcji klejów

• glikogen – materiał zapasowy u zwierząt, występuje głównie w mięśniach szkieletowych i wątrobie

• dekstran – forma zapasowa dla bakterii i drożdży, szeroko stosowany w medycynie

Do składników martwych komórki roślinnej, zaliczamy ścianę komórkową i substancje ergastyczne. Do tych ostatnich naleŜą: wakuola, skrobia, ziarna aleuronowe, kryształy szczawianu wapnia oraz złoŜa węglanu wapniowego. Z wakuolą (wodniczką) zapoznaliśmy się juŜ na jednym z poprzednich ćwiczeń (Pod względem chemicznym naleŜy do węglowodanów. W komórce występują w postaci ziarn róŜniących się budową, kształtem i wielkością. Cechy anatomiczne ziarn skrobiowych mają duŜe znaczenie diagnostyczne i są przydatne w analizie mikroskopowej surowców roślinnych.

Ziarna aleuronowe Ziarna aleuronowe naleŜą do substancji zapasowych komórki roślinnej, są natury białkowej. Występują w nasionach, gromadzą się w tkankach bogatych w tłuszcz. Powstają w wakuoli wskutek jej odwodnienia.

Ryc. 13. Ziarna aleuronowe złoŜone w komórce bielma nasienia rącznika, oglądane w glicerolu z wodą: g - globoid, k – krystaloid, b - białko bezpostaciowe, z - ziarno aleuronowe, n- jądro, s- ściana komórkowa (wg 24).

Szczawian wapnia moŜe występować w komórce roślinnej w róŜnej postaci krystalicznej jak druzy, jedyńce, styloidy, rafidy, piasek krystaliczny. Poszczególne formy kryształów są charakterystyczne dla niektórych grup systematycznych roślin. Stąd szczawian wapnia moŜe słuŜyć jako cecha diagnostyczna przy rozpoznaniu surowców roślinnych.

Winorośl.

C ykl komórkowy

Podział komórki - proces zachodzący u wszystkich żywych organizmów, w którym komórka macierzysta dzieli się na dwie lub więcej komórek potomnych. Najpierw następuje podział jądra komórkowego poprzez mitozę, mejozę lub amitozę. Po podziale jądra dzieli się cytoplazma - cytokineza. Podział komórkowy jest jedną z faz cyklu komórkowego. Amitoza, (podział amitotyczny) - podział materiału genetycznego komórki poprzez proces inny niż mitoza i bez równej dystrybucji materiału genetycznego do komórek potomnych. Nić DNA ulega replikacji i dochodzi do podziału cytoplazmy oraz losowej dystrybucji materiału genetycznego pomiędzy komórki potomne. W szczególności podział makronukleusa u orzęsków (Cilliata) jest podziałem amitotycznym. Amitoza jest jedynym podziałem, jaki zachodzi u bakterii. Ponieważ w podziale amitotycznym nie ma gwarancji, że nastąpi przekazanie każdego chromosomu komórce potomnej, u makronukleus orzęsków ma wielokrotnie zwiększoną ilość kopii genów (poliploidyzacja), minimalizując tym samym prawdopodobieństwo zagubienia chromosomu podczas podziału. Podział komórki może być uważany za formę rozmnażania. Prosty podział komórki (monotomia) jest pospolity u organizmów jednokomówkowych i prowadzi do powstania dwóch identycznych jak komórka macierzysta organizmów potomnych, które przed rozpoczęciem podziałów dorastają wielkości komórki macierzystej. Ten typ rozmnażania spotyka się u bakterii, sinic, glonów, grzybów i pierwotniaków. Interfaza - najdłuższa faza życia komórki, należąca do cyklu komórkowego. Jest etapem, w którym komórka przygotowuje się do podziału mitotycznego lub mejotycznego.

Relatywnie krótka faza M obejmuje podział jądra (kariokinezę) i podział cytoplazmy (cytokinezę). U roślin i glonów cytokinezie towarzyszy wytworzenie ściany komórkowej. Jest to faza, w której następuje podział komórki. Litera M może oznaczać nazwę podziału komórki: mitozy lub mejozy.

Interfazę stanowią trzy stadia:

F aza G1 (ang. gap - przerwa) - poprzedza ją zakończony podział mitotyczny i jest fazą wzrostową komórki. Następuje synteza różnych rodzajów białek, m.in. strukturalnych czy enzymatycznych i zwiększenie organelli takich jak mitochondria, czy lizosomy. Komórka w tej fazie zwiększa swoją masę i objętość, osiągając stadium komórki macierzystej. Pod koniec fazy G1 dochodzi do syntezy specjalistycznych białek regulatorowych, odpowiedzialnych za przejście komórki w fazę S.

Faza S (ang. synthezis - synteza) - dochodzi do replikacji DNA, czyli do podwojenia ilości kwasu (z 2c do 4c, gdzie c oznacza ilość DNA). Poza tym zachodzi synteza histonów, a pod koniec fazy replikacja centriol. Proces ten u człowieka zachodzi zazwyczaj w ciągu 8 godzin.

Faza G2 – następuje synteza białek wrzeciona podziałowego, głównie tubuliny jak również składników błony komórkowej potrzebnych do jej wytworzenia po zakończonym podziale. 2 Pod koniec fazy G2 dochodzi do syntezy specjalistycznych białek regulatorowych, odpowiedzialnych za przejście komórki w mitozę. W przypadku, gdy nie dojdzie do wytworzenia białek odpowiedzialnych za przejście faz G1 i G2 do następnego stadium, komórka przechodzi w fazę G0. Interfaza ulega wtedy zatrzymaniu, komórka traci zdolność replikacji DNA i zaczyna się specjalizować. Dotyczy to np. komórek nerwowych czy mięśniowych. W niektórych przypadkach może dojść do powrotu do cyklu komórkowego poprzez stymulację komórek np. hormonami.

Regulacja cyklu komórkowego 

Regulacja cyklu komórkowego polega na oddziaływaniu na komórkę, w odpowiednim czasie, czynników pobudzających i hamujących. Kompleksy białkowe regulują wchodzenie komórek w kolejne fazy cyklu komórkowego. Kompleksy te składają się z cyklin pełniących rolę podjednostek regulacyjnych, kinaz cyklinozależnych (cdk - ang. cyclin-dependent kinase) oraz podjednostki katalitycznej. Rodzaj kinazy i cykliny, decyduje o możliwości formowania różnych typów kompleksów mających zdolność aktywacji wielu białek, odpowiadających za przejście między fazami cyklu komórkowego. Za przejście z fazy G1 do S odpowiedzialność biorą kompleksy cyklina D/Cdk4, cyklina D/Cdk6 i cyklina E/Cdk2. Kompleks cyklina A/Cdk2 reguluje przejście przez fazę S i wejście do fazy G2. Natomiast za przejście z fazy G2 oraz wejście w mitozę odpowiada kompleks cyklina B1/Cdk1. W celu uzyskania pełnej aktywności kompleksu konieczne jest związanie się ze sobą właściwej cykliny i kinazy cyklinozależnej, a także usunięcie grup fosforanowych z cdk, hamujących aktywność kinazową tego białka. W czasie cyklu komórkowego poziom kinaz cyklinozależnychnie zmienia się, natomiast wewnątrzkomórkowa zawartość cyklin jest regulowana na poziomie ekspresji oraz stabilności białek i jest zharmonizowana z przechodzeniem przez kolejne fazy cyklu komórkowego. Odpowiednia cyklina, pojawia się i znika we właściwym czasie. Z tego powodu progresja przez poszczególne fazy cyklu komórkowego jest procesem jednokierunkowym i nieodwracalnym [2]. 

Za monitorowanie prawidłowości przebiegu procesów komórkowych, mających związek z przechodzeniem przez kolejne fazy cyklu komórkowego, odpowiedzialność biorą mechanizmy funkcjonujące w komórkach. Są nimi punkty kontrolne, które stają się aktywne w momencie pojawienia się zaburzenia bądź błędu, stanowiącego zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania komórki. Celem punktów kontrolnych jest hamowanie progresji cyklu komórkowego, co daje komórce czas niezbędny do usunięcia nieprawidłowości, a w przypadku skuteczności tego działania, kontynuacje cyklu komórkowego. Dwa główne punkty kontrolne sprawdzają przejście z faz G1 do S i G2 do M cyklu komórkowego. Najważniejszą rolę odgrywa punkt kontrolny G1, nazywany „start”, gdyż jego przejście determinuje komórkę do ukończenia pełnego cyklu [2]. 

Mitoza - proces podziału komórki, któremu towarzyszy precyzyjne rozdzielenie chromosomów do dwóch komórek potomnych. W jego wyniku powstają komórki, które dysponują materiałem genetycznie identycznym z komórką rodzicielską. Jest to najważniejsza z różnic między mitozą a mejozą. Podziały mitotyczne zachodzą w diploidalnych komórkach somatycznych i w ich rezultacie powstają inne diploidalne komórki somatyczne oraz w haploidalnych komórkach w wyniku, czego powstają inne komórki haploidalne. Podziały mitotyczne są procesem nieustannie zachodzącym w organizmie, prowadzącym do jego wzrostu i regeneracji

Główne etapy, czyli fazy mitozy w komórkach Eukariotycznych:

Profaza

a. następuje kondensacja chromatyny

b. chromosomy zaczynają być widoczne

c. ujawnia się struktura chromosomu

d. chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich złączenia (centromer)

e. formuje się wrzeciono podziałowe 3

f. zanik jąderka

Metafaza

a. rozpad błony jądrowej

b. następuje przyczepienie wrzeciona podziałowego do centromerów

c. chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową.

Anafaza

a. następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych, powstają chromosomy potomne

b. chromosomy potomne wędrują do przeciwległych biegunów komórki

Telofaza

a. wokół skupisk chromosomów powstaje błona jądrowa

b. wyodrębniają się jądra potomne identyczne z jądrem rodzicielskim

Mejoza - skrót: R! (R - od redukcji) - proces podziału komórki występujący u organizmów rozmnażających się płciowo. Polega na podziale komórki diploidalnej, w wyniku, którego powstają 4 komórki haploidalne. Podziałowi mejotycznemu ulegają tylko komórki macierzyste gamet i zarodników (nie zaś same gamety i zarodniki). Pierwszy podział mejotyczny nazywany jest podziałem redukcyjnym (mejoza I), drugi zaś podziałem zachowawczym (mejoza II).

Profaza I wykształcenie się wrzeciona podziałowego, kondensacja chromatyny do chromosomów jest długa i składa się z 5 stadiów

Metafaza I w metafazie I Podziału włókienka wrzeciona podziałowego przyłączają się do centromerów i układają się w całe biwalenty w płaszczyźnie środkowej komórki.

Anafaza I rozejście się chromosomów homologicznych do przeciwległych biegunów wrzeciona podziałowego(kariokinetycznego).

Telofaza I zaniknięcie wrzeciona, odtworzenie otoczki jądrowej, powstanie dwóch jąder potomnych o liczbie chromosomów zredukowanej do połowy w stosunku do komórki macierzystej. Niektórzy twierdzą, że telofaza I nie zachodzi. Przebieg mejozy II

Profaza IIkondensacja chromatyny do chromosomów, rozerwanie centromerów, zanikanie otoczki jądrowej

Metafaza II powstanie wrzeciona podziałowego, ustawienie chromosomów w płaszczyźnie równikowej, połączenie centromerów z niciami białkowymi

Anafaza II wrzeciono podziałowe kurczy się, centromery pękają, czego skutkiem jest oddzielenie się chromatyd.

Telofaza II przekształcenie chromatyd w chromosomy potomne. W rezultacie mejozy I dostajemy 2 komórki diploidalne, a kolejny podział, już bez redukcji materiału genetycznego, sprawia, że w wyniku całej mejozy z jednej komórki diploidalnej powstają 4 komórki haploidalne.

Cytokineza – podział cytoplazmy w procesie podziału komórki. Może zacząć się pod koniec anafazy lub na początku telofazy. W komórkach zwierzęcych cytokineza wygląda następująco: w płaszczyźnie równikowej dzielącej się komórki tworzy się tzw. pierścień 5 kurczliwy (zbudowany z cząsteczek białek -miozyny i aktyny). W wyniku zaciskania się tego pierścienia powstaje tzw. bruzda podziałowa.(Pod bruzdą podziałową zlokalizowane są pęcherzyki siateczki wewnątrzplazmatycznej, które łączą się i pomagają rozdzielić cytoplazmę oraz odtworzyć błonę komórkową) Ostatecznie prowadzi to do rozdzielenia cytoplazmy pomiędzy dwie komórki potomne.

Podstawy fizyczne gospodarki wodnej rośliny:

Dyfuzja – przemieszczanie się cząsteczek od stężenia większego i mniejszego, wywołane ich naturalnym ruchem cieplnym.

Osmoza – dyfuzja wody przez półprzepuszczalną membranę oddzielającą dwa roztwory o różnych stężeniach.

Pęcznienie – hydratacja (uwadnianie) koloidów.

Drogą pęcznienia pobierają wodę: − ściany komórkowe zbudowane z celulozy − białka wchodzące w skład protoplastu − ziarna skrobi i niektóre inne wielocukry oraz substancje zapasowe

. Osmoza – dyfuzja wody przez półprzepuszczalną membranę oddzielającą dwa roztwory o różnych stężeniach.

Membrana półprzepuszczalna czyli inaczej błona półprzepuszczalna jest to rodzaj membrany, która jest w stanie przepuszczać niektóre rodzaje cząsteczek a zatrzymywać inne. Np. przepuszczać małe cząsteczki rozpuszczalnika a nie duże cząsteczki lub jony .

Ciśnienie osmotyczne – potencjał osmotyczny – ciśnienie równoważące osmotyczne przenikanie wody. Potencjał osmotyczny jest miarą siły z jaką roztwór ssie wodę.

Roztwory izotoniczne – roztwory o jednakowym potencjale osmotycznym

Roztwór hipertoniczny – roztwór mający wyższy potencjał osmotyczny

Roztwór hipotoniczny – roztwór mający niższy potencjał osmotyczny

Siła ssąca – (S) siła odpowiedzialna za przepływ wody przez błonę półprzepuszczalną z roztworu hipotonicznego do hipertonicznego – siła z jaką woda wnika do komórki

Ciśnienie turgorowe – (T) ciśnienie wywierane przez zawartość komórki na jej ściany

Turgor – stan usztywnienia tkanek w wyniku procesów osmotycznych

Plazmoliza – zjawisko polegające na kurczeniu się protoplastu i jego odstawaniu od ścian komórkowych, wskutek umieszczenia komórki w roztworze hipertonicznym.

Deplazmoliza – stopniowe rozkurczanie się protoplastu, zakończone przylgnięciem cytoplazmy do ścian komórkowych po umieszczeniu splazmolizowanej komórki w czystej wodzie.

Plazmoliza graniczna – początkowe stadium plazmolizy; protoplast odstaje od ściany komórkowej jedynie w narożach komórki.

Plazmoliza wklęsła – skurczony protoplast ma wyraźne wklęśnięcia.

Plazmoliza wypukła – skurczony protoplast odstaje od ściany komórkowej w postaci uwypuklonej.

Potencjał chemiczny wody – μ – ilość energii swobodnej wnoszonej do układu przez każdy mol wody. Jest to miara zdolności wody do wykonania pracy.

Dyfuzja – ruch substancji od miejsc, w których potencjał chemiczny ma wartość większą do miejsc, w których ma wartość mniejszą.

Osmoza – wyrównywanie się potencjałów chemicznych roztworów przedzielonych błoną półprzepuszczalną. Potencjał wody w komórce Ψw – różnica między potencjałem chemicznym wody w wakuoli i potencjałem chemicznym czystej wody na jednostkę objętości molarnej wody Potencjał wody w komórce i siła ssąca komórki mają tę samą wartość, ale przeciwny znak: Ψ komórki = -S O wartości potencjału wody w komórce decydują trzy siły:

Ciśnienie hydrostatyczne ΨP – wyższe od atmosferycznego – podwyższa potencjał wody w komórce

Siły osmotyczne – zmniejszają energię swobodną wody – potencjał osmotyczny ΨΠ ma wartość ujemną

Siły matrycowe (np. pęcznienie) Ψm – zmniejszają energię swobodną wody – mają wartość ujemną Ψw = ΨP + ΨΠ + Ψm

Komórka skórki z łuski spichrzowej cebuli; a-d kolejne stadia plazmolizy:b) kątowa, c) wklęsła, d) wypukła